【雕爷学编程】Arduino动手做(58)---HC-SR04超声波传感器模块3

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37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试多做实验,不管成功与否,都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题,希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
实验五十八:宽电压HC-SR04超声波模块3.3V-5V 测距离传感器板 带UART IIC接口

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三、HC-SR04超声波测距传感器模块
1、这款 HC-SR04-超声波测距仪是一种非常流行的传感器,可在许多需要测量距离和检测物体的应用中找到。该模块前面有两个眼睛状的项目,形成超声波发射器和接收器。

HC-SR04 超声波传感器使用声纳来确定与蝙蝠或海豚等物体的距离。这个超声波传感器模块是一个发射器、一个接收器和一个控制电路在一个包中!!它具有非常方便和紧凑的结构。它以易于使用的封装提供出色的量程精度和稳定的读数。它的操作不受阳光或夏普测距仪等黑色材料的影响(尽管布等声学柔软的材料很难检测到)。

Trigger 和 Echo 引脚是该模块的 I/O 引脚,因此它们可以连接到微控制器/Arduino 的 I/O 引脚。当接收器检测到返回波时,Echo 引脚会在特定时间内变为高电平,这将等于波返回传感器所需的时间。超声波距离传感器提供非常短的 (2CM) 到长距离 (4M) 的检测和测距。该传感器以非常高的精度提供从约 2 厘米到 4 米的精确和稳定的非接触式距离测量。它可以很容易地与任何微控制器连接。模块发送8个40Khz方波脉冲,并自动检测是否接收到返回信号。如果有信号返回,则在 echo 引脚上发送一个高电平脉冲。该脉冲的长度是信号从第一次触发到返回回波所用的时间。

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2、模块电原理图

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3、模块主要技术规格
(1)宽电压:DC—3.3V-5V
(2)静态电流:小于2mA
(3)电平输出:高5V
(4)电平输出:底0V
(5)感应角度:不大于15度
(6)探测距离:2cm-450cm
(7)高精度 可达0.2cm
(8)接线方式:VCC、trig(控制端)、echo(接收端)、 GND

4、模块性能参数

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5、模块工作原理
首先在 Trig 引脚上施加一个持续时间为 10us 的 5V 脉冲,然后传感器将与发射换能器一起发射 8 个 40KHz 的超声波脉冲。同时,Echo 引脚变为高电平,如果声波返回传感器,接收换能器将捕获它们,并且 Echo 引脚将变为低电平以产生持续时间等于声波所需时间的脉冲。从传感器出发,然后返回。

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如果传感器检测区域(2cm 到 4.5cm)前面没有物体,声波将不会反射,并且 Echo 引脚将在 38ms 持续时间后返回 LOW。该脉冲意味着传感器前面没有物体。

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6、一个测距例子
假设回波引脚有一个 280us 的脉冲,我们需要将该数字除以 2,因为脉冲表示波从传感器传出然后返回传感器所花费的时间。我们还有 20°C 干燥空气中的声速 = 343m/s = 0.0343cm/us。

公式是 D = T * S,其中 D = 距离、T = 时间和 S = 速度。

则D = 0.0343 * 140 = 4.8cm

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7、HC-SR04超声波测距传感器模块有 4 个引脚,
VCC和GND连接到Arduino 上的5V和GND引脚,
Trig和Echo连接到任何数字 Arduino 引脚。
我们使用Trig引脚从发射器发送超声波,并使用Echo引脚监听反射信号。

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HC-SR04超声波测距传感器模块的实验环境
一、HC-SR04超声波测距传感器模块实验所需硬件清单

TM1637四位数码管X1
Arduino Uno开发板 X1
杜邦线 若干(备了9条)
LED发光二极管(蓝、绿色)X2
IIC/I2C 1602 LCD液晶屏模块X1
HC-SR04超声波测距传感器模块X1
Proto Shield原型扩展板(带mini面包板)X1

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二、传感器模块实验所需软件平台
代码编程 Arduino IDE (版本1.8.19)
仿真编程 Linkboy (版本V4.6.3)
图形编程 Mind+ (版本 V1.7.0 RC2.0)
以及编玩边学(线上平台https://ide.codepku.com/?type=Arduino)

三、搜索和安装“HC-SR04”相关库
1、打开Arduino IDE——工具——管理库,搜索HC-SR04

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2、打开网页https://github.com/,搜索HC-SR04

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四、实验注意事项
(1)此模块不宜带电连接,如果要带电连接,则先让模块的Gnd端先连接。否则会影响模块工作。
(2)测距时,被测物体的面积不少于0.5平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果。
(3)建议测量周期为60ms以上,以防止发射信号对回响信号的影响。
(4)如果测试面不是很规则或则测试远距离物体时,可采用多次测量的方法来校正。
(5)两次测试间隔要大于200mS。
(6)模块不太适合测试很不规整物体及棉质的物体。
(7)Echo接D2口,接收距离信号,Trig接D3口,触发测距。上电后预热稳定大约需要60秒钟。
(8)HC-SR04为简单通用款,没有温度补偿,实测200CM段误差约3CM。

五、实验接线示意图

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转载自blog.csdn.net/weixin_41659040/article/details/132333623